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学愈博则思愈远

十八世纪初,科学巨匠艾萨克·牛顿发表了著作《光学》

书中详细记录了牛顿在早年间对光学的研究成果

牛顿在书中指出,光的本质应是实体粒子

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《光学》

他以弹性小球的物理模型来解释光的反射

又认为折射是在两介质交界处粒子受力变化导致的

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虽有例如惠更斯等其他学者反驳粒子说的观点

但无奈牛顿位高权重,其权威地位几乎无人敢挑战

光粒子说便顺理成章地成为了那个世纪最主流的观点

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牛顿

整整一百年后,事情被一位与牛顿同校的医学生改变了

他设计出了既精妙又简单的双缝干涉实验

用铁一般的事实反驳了光粒子说的观点

他也大言道:“尽管我仰慕牛顿的大名,但是我并不因此而认为他是万无一失的。我遗憾地看到,他也会弄错,而他的权威有时甚至可能阻碍科学的进步。”

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双缝干涉实验

可尽管如此,他仍旧被牛顿挥之不去的权威笼罩

不得不放弃对光学的研究,另寻他路

晚年转向考古学研究,对破译古埃及文字有重大突破

一生的学术贡献比比皆是,眼球机理、三原色、材料学等等

耍杂技、骑马、甚至会演奏当时所有的乐器,堪称全才

他被称作“最后一个什么都知道的人”

托马斯·杨出生在一个大家庭,他是十个孩子中的老大

杨的聪颖不仅仅是停留在学习优秀这个简单的层面上

比起在学校中知识,杨更喜欢的是自学

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托马斯·杨

他两岁起就开始阅读,并逐渐爱上阅读

在杨13岁时他已经能够阅读拉丁文、希腊语、法语和意大利语

同时他发展了自己在自然科学领域的兴趣

并且能够制作望远镜和显微镜等光学仪器

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杨在20岁之前又将他的语言疆域扩张至东方

开始了对希伯来语、阿拉伯语、波斯语等进行研究

而自然科学方面也是由浅入深

杨已经掌握了微积分,通读了牛顿和拉瓦锡等人的书籍

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拉瓦锡

杨疯狂地汲取着世界各地的知识精华

不忍浪费生命中丝毫可以用来学习的时间

他像是知识世界里的哥伦布,等待着新大陆的出现

探索将是他一辈子一直进行但又永不会完成的任务

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转眼间,杨已经是20岁的年轻语言专家了

但他却选择了踏入另一个陌生的房间

这其中也是受到了他舅舅Richard Brocklesby博士的影响

1792年起杨先后在伦敦、爱丁堡、哥廷根学医,后获得博士学位

仅仅入学两年后,杨成为了化学家布莱恩·希金斯的助手

希金斯是拥有世界上第一个水泥混凝土专利的人

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托马斯·杨

在皇家学会他仿佛嗅到了一丝前会长牛顿的气味

牛顿的著作《光学》中的内容还历历在目

杨将目光放在了人体的光学设备——眼睛

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杨在研究自己的眼睛

制作过显微镜以及望远镜的杨显然对这类设备非常熟悉

现在我们大多人都知道这些光学设备都是通过改变镜组间距来实现对焦的

而我们人类的眼睛拥有超强的对焦能力

但似乎眼球并没有空间实现仪器那样的对焦

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杨陷入了长期的深思,但这的确激发了他研究的热情

他解剖了牛的眼睛,发现了晶状体附近的肌肉结构

进一步的研究发现,该肌肉收缩能改变晶状体的曲率

杨是最早发现眼睛对焦原理的人,他也研究了散光

也正是那年,杨入选了英国皇家学会

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皇家学会是英国最知名的科学机构

除此之外,杨在对生理光学的深入研究还有新的发现

他吸收了牛顿的色散理论,进一步研究

发现了几乎所有颜色的光都可以通过红、绿、蓝合成

这个理论也就是后世所说的“三原色”

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作为一个医学生,杨似乎并没有表现出应有的称职

反而是在追寻自己其他兴趣的道路上渐行渐远

不久后,舅舅离世,留下了一笔不小的财富

这可以说让杨的生活越发地肆无忌惮

进入十九世纪,杨对光学的兴趣有增无减

甚至对科学泰斗牛顿爵士的理论产生了质疑

以牛顿为首的光粒子派已经统治了学界百年

虽然人们已经发现了粒子说无法解释所有光学现象

但是却人人噤若寒蝉,三缄其口

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泰斗牛顿

托马斯·杨自然也是发现了不少端倪

牛顿的理论中,光是光粒子高速移动产生的粒子流

反射和折射都遵循自己的经典物理体系

牛顿认为宇宙中充满均匀的介质“以太”

光粒子在移动过程中会受到以太的引力影响

但由于以太均匀分布,光粒子的总体受力平衡

满足自己的第一定律,保持匀速运动

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光从以太进入其它介质时,在两种介质的交界处

当光粒子非常接近例如玻璃这样的介质时

玻璃较大的引力会让光粒子运动方向发生改变

这也是为什么从空气到玻璃,光的折射角总是小于入射角

可是杨认为光和声音一样都是一种波

光的不同颜色对应着声音的不同频率

于是开始着手设计实验来证明自己的观点

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一次,杨观察到水中的两个波纹会发生互相影响

在对声波进行实验后也能发现声波互相叠加复合的效果

杨这次无限地接近真相,就差一个揭示真相的实验了

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经过不断改进,一个简单有效的实验被设计出来了

杨通过小孔得到来自光源的一部分光线

再让光纤通过平行且距离很小的两个小孔

通过两小孔频率相同的光会发生互相影响

投射出明暗相间的图案

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这就是光的干涉现象,干涉这个名词也是杨首次提出的

杨的实验结果给学界带来了很大的冲击

活生生地给了在天堂的牛顿一记响亮的耳光

也极力地证明了惠更斯早年提出的光波动理论

然而人们似乎还是更愿意站在牛顿的肩膀上

对于杨的实验结果予以否认,并称之“荒唐”

甚至有人讥讽他为疯子

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杨在这样闭塞保守的科学氛围中苦苦喘息了近20年

他顶着压力撰写的论文发行后据传只印刷了一本

杨终于扛不住这样的压力了,决定退出光学研究

经历着人生的低谷,杨竭力保持着乐观

这位没什么作为的医生想起了童年

学习各种光怪陆离的奇妙语言,那是最快乐的

拾起了语言的兴趣,杨打算转行研究古代语言

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早些年,拿破仑率军征战埃及

法军在埃及的一个小镇五一发现了一块古埃及石碑

石碑上用三种语言记录了同样的一段诏书

后因海上战败法国撤离埃及,而石碑经历了一段曲折的故事

最终辗转来到英国,而法国只有可怜的一个抄本

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托勒密石碑

古埃及文字是人类最早的文字系统,比中国的甲骨文还要早近两千年

这是一种非常生动象形文字,精妙绝伦

英法两方都在如火如荼地对古埃及文字进行破译工作

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古埃及象形文字

石碑上的三种语言中有欧洲人熟悉的希腊文

可是学者们读懂了诏书的内容,却找不到与古语的任何联系

法国以语言天才商博良(Champollion)为首,认为这种石碑上的世俗体(草书)是表意文字

另一派则认为世俗体应该是和拉丁语一样的拼音文字

但十几年过去了,他们谁都没有关键性的突破

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1813年,托马斯·杨投身到破译工作当中

他从诏书中国王名字入手,指出了这是一种表音与表意共存的文字

经过没日没夜的艰苦破译,杨已经破译了很多字母

然而,因为杨所使用额度对照材料有抄写错误

导致他误以为自己破译的字母表有关键性谬误

最终对于古埃及文字的研究工作就此搁浅

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古埃及象形文字

可是商博良在读到杨已发表的成果后,茅塞顿开

结合他对科普特语(古埃及语言的演变),真正破解了这两种古文字

而杨的突破性发现竟然被掩盖了

商博良坚称自己的所有成果都是独立研究的结果

后来,有好事者扒出商博良以前写给哥哥的一封信

信中明晃晃地写道让哥哥赶紧注意杨所发表的关键性结果

这桩文字学史上最著名的案件终于告破

自次杨在人们眼中变得更加不像一个医生了,而是全才

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商博良

托马斯·杨的一生只有短暂的56年

但却过的极其丰富精彩,令人赞叹

他除了对光学和文字学的巨大贡献之外

还定义了材料力学中的弹性模量概念

“杨氏模量”成了广大工科生在力学课本中常见的名词

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杨氏模量

其实,除了在科研方面造诣深厚

据说杨还擅长骑马,能耍杂技走钢丝

几乎会演奏那个年代所有的乐器

甚至在美术领域也颇有一番见解

托马斯·杨一生成果涉及光学、声学、流体动力学、船舶工程、潮汐理论、毛细作用、力学、文字学、生理学……

如果说冥冥中有神存在

我们不禁会疑问,神是否用骰子定乾坤

将天赋神力交付与何人?

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倘若“最后一个什么都知道的人”不是生在那个迷信权威的年代

我们的世界线是否会有更大的变化呢?

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